【摘 要】
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恶劣海况下,船舶航行过程中容易遭遇上浪砰击事件,巨大的瞬时砰击载荷可能导致船艏结构破坏,严重威胁船舶的航行安全。因此,准确预报上浪砰击载荷成为船舶结构优化设计的关键
【机 构】
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哈尔滨工程大学船舶工程学院; 日本九州大学应用力学研究所;
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51409060);工信部“数值水池创新专项(一期)”项目资助
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恶劣海况下,船舶航行过程中容易遭遇上浪砰击事件,巨大的瞬时砰击载荷可能导致船艏结构破坏,严重威胁船舶的航行安全。因此,准确预报上浪砰击载荷成为船舶结构优化设计的关键技术之一。本研究拟开发一种可准确预报上浪砰击载荷的直角网格CFD方法。该方法中,基于直角笛卡尔坐标系统,利用有限差分法进行Navier-Stokes方程的空间离散;基于分步法将求解过程划分三个阶段,从而实现速度压力解耦计算,其中对流项求解采用具备三阶精度的紧致型CIP方法(约束插值方法),可有效抑制数值耗散;通过引入THINC/SW算法,有效模拟波浪传播、爬升、翻卷、破碎等自由面剧烈运动;基于重叠网格思想及浸入边界法原理开发物体边界处理算法,准确模拟船舶大幅运动。为验证本文算法,同模型试验结果进行对比分析,结果表明:开发的直角网格CFD方法在预报甲板上浪砰击载荷方面具有较好的精度,可为船舶结构设计提供算法基础。
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